工科创实验报告.doc

上海交通大学 电子信息与电气工程学院地 址：东川路800号邮 编：200240目次1. 概述11.1 编写说明11.2 定义11.3 缩略语12. 调频无线话筒的制作22.1 实验目的22.2 无线话筒的主要性能指标22.3 无线话筒的主要功能和工作原理22.4 实验过程32.4.1 装配过程32.4.2 调试过程52.4.3 实验数据和结果讨论53. DT832型万用电表的制作63.1 实验目的63.2 DT832型万用电表的主要性能指标63.3 DT832型万用电表的主要功能和简要工作原理63.4 实验过程83.4.1 装配过程83.4.2 调试过程113.4.3 实验数据和结果讨论124. 致谢135. 参考文献146.1 心得体会156.2 其他材料15第 1 页上海交通大学 电子信息与电气工程学院1. 概述1.1 编写说明编写目的：（1）对正式的科技创新实验报告的写作进行初步的了解，为日后进行专业的论文、报告写作打基础；(2)本次实验介绍了两种基本电子仪器无线话筒和数字万用表的主要性能指标，主要功能和工作原理。(3)通过本次实验，编者对电路连接与装配，基本仪器的使用，基本仪器的操作有了初步了解。本实验报告真实详尽的记录了本人的此次实验，阐述了实验目的、原理，实验方案、过程，实验中遇到的问题及其解决方法，实验结果及讨论，实验总结及心得体会。(4)这是科技创创新第一阶段的一份完整总结，给前阶段学习和实践作下了经验等方面的适时回顾，也给下阶段的学习和实践作下坚实基础适读对象：所有对制作调频无线话筒和万用表有兴趣，且具有创新和探索精神的人。由于本人能力和经验有限，本文更适合科技创新实验的爱好者用于业余交流，希望其中部分心得体会可以对读者起到帮助作用，更希望读者能多提宝贵意见，共同进步。1.2 定义无线话筒：将接受到的声音转化为无线电波并发射出去的装置。万用表： 在一定的范围内能够测量直、交流电的电压、电流以及电阻的多功能的仪器。示波器：能够显示波形和其它信息在电视那样的阴极射线管上的器件。耦合：物理学上指两个或两个以上的体系或两种运动形式间通过相互作用而彼此影响以至联合起来的现象。匹配：元器件等的配合。调制：使电磁波的振幅、频率或脉冲的有关参数依照所需传递的信号而变化。1.3 缩略语C：capacitance电容D：diode二极管K：脚跳线开关R：resistance碳膜电阻L：inductance电感V：dynatron三极管MIC：mike驻极体话筒AC：alternating current 交流电DC：direct current直流电PCB :printed circuit board印刷电路板IC：integrated circuit 集成电路2. 调频无线话筒的制作2.1 实验目的练习基本工具的使用；掌握电路连接的基本方法；初步掌握简单电路的调试方法。2.2 无线话筒的主要性能指标工作电压：3V工作频率：88108MHZ2.3 无线话筒的主要功能和工作原理主要功能：发射频率在88108MHZ之间的振荡波，使收音机可以接受到，实现远程（10米）对话。工作原理：图1是调频无线话筒的电路图。高频三极管V1和电感L、电容C4、C5、C6组成一个电容三点式的振荡器。作为初学者，它的具体工作原理暂时可以不用深究，我们只要知道这种电路结构就是一个高频振荡器。工作频率就是调频话筒的发射频率，根据图中元件的参数发射频率可以在88108MHZ之间，正好覆盖调频收音机的接收频率，通过调整L的数值（拉伸或者压缩线圈L）可以方便地改变发射频率，避开调频电台。发射信号通过C7耦合到天线上再发射出去。图1 调频无线话筒电原理图12.4 实验过程2.4.1 装配过程2.4.1.1 工作环境工具：电烙铁、尖嘴剪刀、镊子等材料：焊锡丝电路元器件列表2标称值元件标号简要说明引脚极性1uFC1电解电容有4.7uFC2电解电容有1000PC3瓷片电容18PC4瓷片电容6.2PC5瓷片电容100PC6瓷片电容47PC7瓷片电容0.01uFC8瓷片电容100uFC9电解电容有1N4148D1二极管有1N4148D2二极管有LED-RD3发光二极管,红色有K13脚跳线开关6TL自绕电感,在圆珠笔芯上绕6-7圈68KR1碳膜电阻,1/4W2.7KR2碳膜电阻,1/4W10KR3碳膜电阻,1/4W27KR4碳膜电阻,1/4W100R5碳膜电阻,1/4W680R6碳膜电阻,1/4W9018V1三极管有ANTENNA天线,自制,约0.75米导线DC3VBT1自备5号电池x2,有电池盒有MIC驻极体话筒有2.4.1.2 工作步骤认识并准备好焊接所需的元器件，根据不同的色环和标记读出电阻和电容的值。根据电路板上的图示将元器件插到正确的位置。对引脚进行360度的全方位刮除锈渍和油腻处理，保持它的清洁，利于接下来的焊接。右手持电烙铁，左手送焊锡丝，先将少量焊锡放在烙铁尖上，再将烙铁尖移向引脚，左手再送上焊锡丝，观察到焊锡在引脚周围流动，包裹住引脚并填满插孔，23秒后，移开电烙铁，用剪刀减去引脚多余的部分，焊接完成。焊装驻极式话筒的过程中，需先将之前剪下的引脚多余部分焊接在话筒上作为引脚（需要同伴从旁协助用镊子固定引脚），再将话筒焊接到电路板上。绕制并焊接电感（可将铜丝绕在螺丝刀上，注意圈数适中），焊接前还要将铜丝两端的漆用剪刀刮去，由于插孔较大，此处焊接要十分注意，务必焊死。焊接步骤可参见下图3（1）（2）（3）（4）2.4.2 调试过程2.4.2.1 工作环境设备：TDS-200数字示波器检测话筒发出的电波信号的频率、波形等数据。2.4.2.2 工作步骤利用触笔将话筒、电源和示波器连接在一起。检查指示灯的工作情况。观察示波器上形成的波形是否正常及频率是否处于正常范围。改变线圈半径和圈数、检查焊点质量进行调试。回寝室利用收音机来接受信号，检查实际效果。2.4.3 实验数据和结果讨论示波器显示频率为106MHz,属于正常范围。最初的示波器显示波形为相当完美的正弦波，改变线圈后波形有点瑕疵，可能是由于铜丝经重复绕制后弯曲导致。回到寝室后用收音机调试，经多次努力后，终于在较远的距离听到了说话的声音，也为自己的成果感到高兴。第一次使用电烙铁，有些新奇。刚开始的时候使用还不熟练，焊点总是很大，还总是堵住其他小孔。经过一段时间后，逐渐掌握要领，焊接质量明显提高，也没有出现虚焊现象。3. DT832型万用电表的制作3.1 实验目的练习基本工具的使用；掌握电路连接的基本方法；初步掌握简单电路的调试方法；初步了解电子设备的结构知识和相应的装配技巧。3.2 DT832型万用电表的主要性能指标有关技术参数如下4显示：3 1/2位LCD，最大显1999。极性：自动负极性显示。超量程：仅最高位显“1”。工作环境：温度（040），相对湿度75%。存储环境（-1550）。电池：9V（6F22）。重量：约170克。直流电压：各量程均优于（1%+2）。直流电流：各量程均优于（2%+2）。交流电压：各量程均优于（1.3%+10）。二极管：测试电压约2.8V，电流约1mA，显示二极管正向压降的近似值。电路通断测试：被测电路两端电阻低于约50时蜂鸣器发声。三极管：测试时Vcc约2.8V，Ib约10uA。3.3 DT832型万用电表的主要功能和简要工作原理DT832型万用电表可用于测量交直流电压、交直流电流、电阻、二极管、三极管；有测通断的功能，当被测两点连通时，蜂鸣器鸣叫；可以输出方波信号DT832仪表的方框图如示意图1。该仪表的心脏是一片大规模集成电路，该芯片（7106）内部包含双积分A/D转换器，显示锁存器，七段译码器和显示驱动器，它的工作原理框图见示意图2。输入仪表的电压或电流信号经过一个开关选择器转换成一个0到199.9mV的直流电压。例如输入信号100VDC，就用1000：1的分压器获得100.0mVDC；输入信号100VAC，首先整流为100VDC，然后再分压成100.0mVDC。电流测量则通过选择不同阻值的分流电阻获得。采用比例法测量电阻，方法是利用一个内部电压源加在一个己知电阻值的系列电阻和串联在一起的被测电阻上。被测电阻上的电压与己知电阻上的电压之比值，与被测电阻值成正比。输入7106 IC的直流信号被接入一个A/D转换器，转换成数字信号，然后送入译码器转换成驱动LCD的7段码。A/D转换器的时钟是由一个振荡频率约48KHz的外部振荡器提供的，它经过一个四分之一分频获得计数频率，这个频率获得2.5次/秒的测量速率。四个译码器将数字转换成7段码的四个数字，小数点由选择开关设定。具体原理（1）量程直流数字电压表采用电阻分压器可以把基本量程为200mV的表扩展成多量程的直流数字电压表，电路图3-3-2（a）所示。该表共设置五个量程：200mV、2V、20V、200V和2000V，由量程选择开关 K1控制。K1可用双刀五掷开关，另外一个刀控制小数点的定位。各档输入电阻均为10M。这是考率到单片3 1/2位A/D转换器的输入电阻rIN101010000M（典型值），在设计多量程数字电压表时，一般选仪表的输入电阻RIN0.001rIN10M，使rINRIN，故可完全忽略rIN对信号的分流作用。由R1R5构成分压器，总电阻值R15RIN10M。各档满量程时的输出电压V0计算如下：200mV档：V0R15/R15VM110M/10 M200mV=200mV2V档： V0R25/R15VM21M/10 M2V=200mV20V档： V0R35/R15VM3100K/10 M20V=200mV200V档： V0R45/R15VM410K/10 M200V=200mV2000V档：V0R5/R15VM51K/10 M2000V=200mV上述五档的分压比（衰减比）依次为1/1、1/10、1/100、1/1000、1/10000。这意味着只要选取合适的档，即可把02000V范围内的任何直流电压VIN衰减成0200mV的电压，再利用基本表（量程VM200mV）进行测量。2）多量程直流数字电流表被测输入电流IIN流过分流电阻R1时可产生压降VR1，以此作为基本表的输入电压VIN，就能实现IV转换，通过数字电压表显示出被测电流的大小。 再利用选择开关扩展成多量程的直流数字电流表。图3-3-2(b)是四量程（200UF、2mA、20mA、200mA）直流数字电流表。R6R10是分流电阻，要求接触电阻必须极小。串联的分流电阻总值R6101K。各档满量程时电阻上的压降VIN计算如下：200A档： VINIM1R610200A1K=200mV2mA档： VINIM2R7102mA100=200mV20mA档: VINIM3R81020mA10=200mV200mA档: VINIM4R910200mA1=200mV这表明只要适当选取电流档，即可把00.2A范围内的任何直流电流IIN转换成0200mV的电压，再利用量程VM200mV的基本表进行测量。3） 交流数字电压表测交流电压时需增加ACDC转换器。利用二极管作整流器，电路简单，但二极管属于非线性元件，尤其在小信号情况下的非线性失真很严重，所以M830B测交流电压时，只选用200V和750V二档。4） 多量程数字欧姆表一般采用比例法测量电阻，其优点是即便基准电压存在一定偏差或在测量过程中略有波动，也不会增加测量误差，因此可降低对基准电压的要求。电路如图3-3-2(c)所示。被测电阻RX与基准电阻R0串联后接在V与COM之间。V与VREF，VREF与IN，IN与COM两两接通。利用7106的2.8V基准电压源E0，向R0和RX提供测试电流I。R0上的压降VR0兼作基准电压，RX上的压降VRX作为输入电压VIN，有关系式VIN/VROVRX/VR0=RX/RO当RXR0时显示值为1000，RX2R0时满量程。通常：显示值VRX/VR01000RX/R01000 （3.1.3）以200档为例，取R0100并代入式（3.1.3），显示值10RX。将小数点定在十位即可直读结果。利用选择开关改变基准电阻R0的数值，就构成多量程数字欧姆表 为节省元件，在数字万用表中常借用多量程直流数字电压表的分压电阻（见图3-3-2(d)）作为欧姆表的基准电阻。 图3-3-2（a）多量程直流数字电压表图3-3-2 (b) 五量程直流数字电流表图3-3-2(c) 比例法测电阻图3-3-2(d) 六量程数字万用表3.4实验过程3.3.1 装配过程3.3.1.1 工作环境工具：电烙铁、尖嘴剪刀、螺丝刀、镊子等。材料：凡士林、焊锡丝电路元件列表6电阻器数量元件标号元件规格色环编码部件编号1R63K 1%橙-黑-黑-棕-棕2R4、R30100K 5%棕-黑-黄-金1R51K 5%棕-黑-红-金1R1150K 5%棕-绿-黄-金6R12-R15、R18、R19220K 5%红-红-黄-金1R31M 5%棕-黑-绿-金1R730K 5%橙-黑-橙-金1R2470K 5%黄-紫-黄-金1R229K 0.3%白-黑-黑-棕-蓝1R2390K 0.3%白-黑-黑-红-蓝3R24、R25、R35117K 0.3%棕-棕-紫-橙-绿2R26、R27274K 0.3%红-紫-黄-橙-绿1R21900 0.3%白-黑-黑-黑-蓝1R20100 0.3%棕-黑-黑-黑-蓝1R100.99 0.3%黑-白-白-银-蓝1R89 0.3%白-黑-黑-银-蓝1R321.8K-2K热敏电阻电容器数量元件符号元件规格元件名称部件编号1C1100pF瓷片电容1C5100nF金属化电容3C2、C3、C4100nF独石电容半导体器件数量元件符号元件规格元件名称部件编号1D31N4007二极管1Q19013三极管其它元器件机壳部分袋装部分数量名称部件号数量名称部件号1上下外壳1保险丝管、座1液晶显示器1圆形HFE座1液晶片支架6V型触片1旋钮19V叠层电池1功能面板1电池扣（6.5CM）1屏蔽纸（客户需求时配）1导电胶条线路板部分2钢珠3mm数量名称部件号2齿轮弹簧1IC:7106、358 （已邦、贴）3自攻螺丝2*6（锁线路板）3表笔插孔钢柱（已焊上）附件22.5*9自攻螺丝（锁后盖）1纸卡1测试表笔1电位器220（VR1）1说明书1锰铜丝电阻(RCU)1.6*401电路图及插件图各1接地弹簧4*13.5（需求时配）1蜂鸣器总成(832用)3.3.1.2 工作步骤结合电路板、各电路元器件标识，依次将电阻、电容、二极管（注意正负极）插到正确的位置。对引脚进行360度的全方位刮除锈渍和油腻处理，保持它的清洁，利于接下来的焊接。右手持电烙铁，左手送焊锡丝，先将少量焊锡放在烙铁尖上，再将烙铁尖移向引脚，左手再送上焊锡丝，观察到焊锡在引脚周围流动，包裹住引脚并填满插孔，23秒后，移开电烙铁，用剪刀减去引脚多余的部分，焊接完成。此电路板插孔更多，且更加密集，对焊接技术要求更严，同学要更加细致小心。焊接保险丝架和晶体管插座，特别注意晶体管插座应焊接在电路板的另一面，另外特别注意它的一块凸起所对应的方向，以便能合适地安装外壳。焊接蜂鸣器，焊接到镀银层上时不要焊太久，否则镀银层会脱落，与外罩装配时，注意导线的焊接位置。焊接弹簧时，最好请同伴帮忙用镊子固定弹簧，自己进行焊接更加方便省力。安装橡胶条，放上液晶屏，用手将外壳对应按准，卡住液晶屏。 转动开关的安装：在转动开关反面根据大小安装上6个V型触片。用小弹簧蘸点凡士林，放入开关反面的小孔中，其上各放置一个小钢珠，托起开关，慢慢扣上外壳，用手按住。扣上电路板，用螺丝固定电路板和外壳，装上保险丝。安装电池，将另一个外壳扣上，用螺丝固定。插上触笔，安装完成。3.3.2 调试过程3.3.2.1 工作环境调试设备：数字电源及已知电阻若干：用于检测万用表的测量精度。调试工具：电烙铁、镊子、螺丝刀等。3.3.2.2 工作步骤1、测试液晶显示器 如果旋转开关时液晶没有显示，可以尝试用一根导线将IC的C脚与V+直接相连（注意：连接时间不能超过一分钟，否则会降低LCD使用寿命），若不清楚，可用酒精清洗后用干净的东西将橡胶条擦干净再试。2、校准参考电压 调节微调电阻201，使IC的A脚 +Vr 与B脚GND间的电压为100mV（用标准数字万用表测）。3、A/D转化测试 将旋转开关转到200mV档,用精密分压器输出一个200mV的直流电压，接入万用表，应显示读数为199.9 ；如读数不正确，可以略微调节微调电阻201，直到液晶显示器上的读数为199.9。4、DCV测试 准备一个可变直流电源；将待测电压设置在每个DCV档的中间；比较自制仪表和已知精确仪表的读数误差应在允许范围内。5、ACV档测试 准备一个AC电压源（50Hz,10V）；档位至200VAC，输入AC电压，跟已知精确表比较读数误差应在允许范围内；档位至750VAC，输入AC电压，跟已知精确表比较读数误差应在允许范围内。 6、DCA测试 与已知精确仪表比较读数，看结果是否在规定误差范围内。7、电阻 / 二极管测试 准备1000k,100k,10k,1000,100的电阻各一个,分别用欧姆档的各档测量,跟已知精确仪表比较读数误差应在允许范围内；用二极管档(兼做2000档)测量一个好的硅二极管的电压降,读数为700mV左右。8、晶体管档测试 转动开关旋到hFE 档,将三极管插入相应的NPN或PNP内；读数应该在100-300之间(虽然在较大的范围内有所改变)，跟已知精确仪表比较读数误差应在允许范围内。9、转动开关旋到通断档 两表笔短接；听到“嘀”的鸣叫声。10、测试输出的方波 旋转开关到方波档；红黑表笔接到示波器上，可以观察到万用表输出的波形。频率：50Hz左右；峰峰值：3V左右11、10A电流档分流线调试 准备1A的电流源，开关开至10A处，将红色表棒插入10ADC输入插孔，黑色表棒仍插在COM端，接入电流是要注意电流极性。如果读数超过1A，将10A分流器往下插或在分流器上加焊锡，以减小分流器的电阻；如果分流器高度抬高或用锉刀把分流器锉细以增大分流线的电阻。3.3.3 实验数据和结果讨论经助教老师检